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城市面源污染过程监测与污染负荷估算研究

城市面源污染过程监测与污染负荷估算研究

作者：胡智华重庆交通大学

学位级别：硕士

随着城市化的快速发展,面源污染负荷对城市水环境污染的影响日益凸显。分析城市面源污染负荷的时空分布特征,建立适用于城市复杂环境下的面源污染模型,是实现城市面源污染针对性防控与治理的有效手段和途径。本文以深圳市龙岗区为研究对... 详细信息

随着城市化的快速发展,面源污染负荷对城市水环境污染的影响日益凸显。分析城市面源污染负荷的时空分布特征,建立适用于城市复杂环境下的面源污染模型,是实现城市面源污染针对性防控与治理的有效手段和途径。本文以深圳市龙岗区为研究对象,建立了城市面源污染监测方法体系,解决了高人口密度、复杂下垫面、复杂地下排水体系为特征的城市面源污染负荷监测网络合理布设的难题。探究了高密度建成区复杂下垫面区域面源污染形成机理及产污规律,量化分析了面源污染负荷的时空特征,提出了因地制宜的城市面源污染管控策略。主要研究结论如下:(1)地表颗粒物的累积过程服从对数函数,粒径分布以多峰型为主,小粒径(负荷占比均值分别是78.94%和73.29%,研究结果可为后期开展污染物的源头治理提供精细化的管控依据。(2)路面径流污染严重,CODcr、TN、NH-N和TP指标均值超过V类水质标准;城中村是污染最为严重的功能区,路面径流水质超过地表水V类水标准的1.57～4.59倍。不同污染物之间的相关性分析表明降雨径流特征是驱动CODcr浓度变化的主要因子。初期冲刷效应分析表明在复杂的城市环境中初期冲刷效应并不明显,截流30%的初期径流量并不能实现削减50%～60%的污染负荷的目标。研究结果可为复杂城市环境下面源污染负荷的治理提供理论依据。(3)2021年龙岗区在CODcr、TN、NH-N和TP等4种指标的城市面源污染负荷分别是11522.92 t/a、1014.12 t/a、251.19 t/a和60.75 t/a;从不同流域来看,龙岗河和深圳河流域是主要的面源污染区域,分别占整个研究区域的55.76%和31.75%;从降雨类型来看,大雨和中雨事件贡献的污染负荷占比分别是75.11%和17.63%。管理部门可以通过制定不同尺度的面源污染负荷削减方案,可为雨源型城市河流的水质稳定达标提供技术支撑。

关键词：城市面源污染地表颗粒物粒径监测负荷估算

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

渤海新区海岸带陆域环境研究Ⅰ:污染负荷估算模型

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干旱区资源与环境 2020年第1期34卷 71-78页

作者：李大鸣柳瑞英罗珊张弘强刘俊滨田海军曹华音天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 河北省南运河河务管理处沧州061001 唐山曹妃甸管委会唐山063000

针对渤海新区海岸带污染问题,建立了旨在为生态环境综合评价提供依据的污染物负荷估算模型。以工业污染作为点源污染源,居民生活污水、畜禽养殖、农业化肥、水产养殖等作为非点源污染源,分别采用常规统计法和输出系数法计算研究区域内TN... 详细信息

针对渤海新区海岸带污染问题,建立了旨在为生态环境综合评价提供依据的污染物负荷估算模型。以工业污染作为点源污染源,居民生活污水、畜禽养殖、农业化肥、水产养殖等作为非点源污染源,分别采用常规统计法和输出系数法计算研究区域内TN、TP、COD、NH3-N等4种主要污染物在现状及规划情况下的排放量及其分布。此外,分析了各污染物的主要来源并考虑不同处理方式对污染物的削减效果。结果表明:较于现状,规划下污染物排放量将增加,但两者趋势均为COD>TN>NH3-N>TP,且主要污染源为居民生活污水及畜禽养殖。各主要污染物在现状及规划下的排放分布基本一致,主要集中在人口较多、经济较发达地区。

关键词：负荷估算数学模型点源污染非点源污染污染物排放污染物分布

珠江三角洲城市非点源COD影响因素分析及其负荷估算

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环境科学 2013年第8期34卷 3019-3024页

作者：廖义善卓慕宁李定强郭太龙广东省生态环境与土壤研究所广州510650

珠江三角洲地区城市河流污染严重,非点源污染物入河量不容忽视.分别于2009～2010年对广东省佛山市汾江河流域的8个典型城市内河涌进行了降雨径流水质监测,并测算次降雨时段内非点源化学需氧量(COD)的入河量.综合平均浓度法及输出系数法... 详细信息

珠江三角洲地区城市河流污染严重,非点源污染物入河量不容忽视.分别于2009～2010年对广东省佛山市汾江河流域的8个典型城市内河涌进行了降雨径流水质监测,并测算次降雨时段内非点源化学需氧量(COD)的入河量.综合平均浓度法及输出系数法的径流、地类要素,并通过校正后的SCS模型和土地利用现状图获取其径流量及地类参数,构建基于"径流-地类"参数的非点源COD负荷计算式.结果表明,降雨、地类是影响河涌集水区非点源COD负荷量的重要因素,且降雨对非点源COD负荷量的影响要大于地类.构建的计算式能较好地估算非点源COD负荷量,其对于单次降雨非点源COD负荷量的平均模拟精度为75.51%,且大时间尺度的模拟精度要优于次降雨尺度.据估算,2009年汾江河流域非点源COD的负荷总量及负荷强度分别为8 053 t、339 kg·(hm2.a)-1,其中厂矿地类的非点源COD负荷量及负荷强度最大.流域内非点源COD污染较为严重,应予以重视.

关键词：非点源污染 COD 负荷估算 SCS模型珠江三角洲

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农业面源污染负荷估算及控制对策研究

山东农业科学 2021年第2期53卷 142-147页

作者：臧梦圆李颖山东农业大学经济管理学院(商学院) 山东泰安271018

本文以山东省威海市为研究对象,通过输出系数模型对威海市农作物秸秆、畜禽粪便、生活排污、水产养殖和化肥施用五类污染源产生的污染物进行估算分析,并采用等标负荷法,对污染物的等标排放量进行测算。结果表明,2019年威海市农业面源污... 详细信息

本文以山东省威海市为研究对象,通过输出系数模型对威海市农作物秸秆、畜禽粪便、生活排污、水产养殖和化肥施用五类污染源产生的污染物进行估算分析,并采用等标负荷法,对污染物的等标排放量进行测算。结果表明,2019年威海市农业面源污染实物排放量2.18×10^(4)t,等标排放量2.27×10^(10)m^(3)。污染源主要来自畜禽养殖和化肥施用。因此,建议农业面源污染治理的重点是在空间布局上合理规划畜牧养殖规模,积极推广"养殖—粪污利用—种植"的生态农牧业发展模式,加快推进畜禽粪污资源化利用。强化测土配方施肥技术应用,减少化肥的施用量,构建秸秆综合利用长效机制,实行城乡垃圾污水一体化管理。

关键词：农业面源污染负荷估算输出系数模型控制对策

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火炮弹药运输外骨骼负荷估算方法研究

火炮发射与控制学报 2020年第1期41卷 99-103页

作者：孙汐畅莫新民纪平鑫宋鹏韦祖拔西北机电工程研究所

针对火炮弹药运输或搬运过程中外骨骼系统外负荷未知且随机变动而影响外骨骼控制系统力矩需求计算的问题,结合三维力传感器和惯性传感器等信息,运用拉格朗日动力学方程提出一种外负荷估算模型,该模型能较好地利用传感器回传数据预测在... 详细信息

针对火炮弹药运输或搬运过程中外骨骼系统外负荷未知且随机变动而影响外骨骼控制系统力矩需求计算的问题,结合三维力传感器和惯性传感器等信息,运用拉格朗日动力学方程提出一种外负荷估算模型,该模型能较好地利用传感器回传数据预测在人体矢状面上运动过程中外负荷的加载变化和惯性作用对外骨骼系统髋关节作用点产生的力矩,从而为外骨骼控制系统的需求力矩计算提供了理论依据。通过设计并搭建了实验装置对提出的估算模型进行验证,实验结果符合理论预期。

关键词：外骨骼负荷估算三维力传感器髋关节

基于“径流-地类”参数的非点源氮磷负荷估算方法

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环境科学学报 2014年第8期34卷 2126-2132页

作者：廖义善卓慕宁李定强谢真越郭太龙广东省生态环境与土壤研究所广州510650

东江作为广东省重要的饮用水源,其上游农业集水区非点源氮磷流失量备受关注.因此,本文以东江上游上莞河小流域为研究区,利用2011年的集水区水质监测数据,在平均浓度法及输出系数法的基础上,构建基于"径流-地类"参数的非点源氮磷负荷计算... 详细信息

东江作为广东省重要的饮用水源,其上游农业集水区非点源氮磷流失量备受关注.因此,本文以东江上游上莞河小流域为研究区,利用2011年的集水区水质监测数据,在平均浓度法及输出系数法的基础上,构建基于"径流-地类"参数的非点源氮磷负荷计算式,其径流、地类参数分别通过校正后的SCS模型和土地利用现状图获取,并分别对上莞河流域及流域各地类的非点源氮磷流失量进行估算.研究结果表明,汛期上莞河流域氮磷流失量主要来源于非点源污染,其非点源氮、磷流失量分别占氮、磷流失总量的97.32%、98.05%.坡度对流域非点源氮磷流失影响较小,地类是影响非点源氮磷输出的重要因素.构建的计算式能较好地估算非点源氮、磷负荷量,在次暴雨尺度非点源氮、磷输出量模拟精度分别为84.78%、81.06%.2011年度上莞河流域非点源氮、磷输出量分别为48923.4、7189.3 kg,耕地、居民地分别是非点源氮、磷输出的关键源区,其非点源氮、磷输出量分别占流域非点源氮、磷输出总量的84.20%、58.54%.

关键词： SCS模型农业非点源污染氮磷流失地类负荷估算

基于水文分割法的流溪河干流典型断面非点源污染负荷估算

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水利水电技术 2017年第12期48卷 118-124页

作者：黄广灵黄本胜邱静刘达广东省水利水电科学研究院广东广州510610 广东省水动力学应用研究重点实验室广东广州510610 河口水利技术国家地方联合工程实验室广东广州510610

针对流溪河非点源污染防治较严峻局面,对流溪河非点源负荷进行了研究。2013—2014年,对流溪河干流温泉、牛心岭、人和、河口断面进行了203 d的水质及水量监测。根据监测结果结合水文分割法和平均浓度法对各断面的非点源污染负荷进行了计... 详细信息

针对流溪河非点源污染防治较严峻局面,对流溪河非点源负荷进行了研究。2013—2014年,对流溪河干流温泉、牛心岭、人和、河口断面进行了203 d的水质及水量监测。根据监测结果结合水文分割法和平均浓度法对各断面的非点源污染负荷进行了计算,并分析了非点源污染的特点。结果表明:流溪河干流典型断面污染物以NH3-N、TN和TP为主;越往下游,监测断面各指标平均浓度越大,水质越差;上游断面洪水期各主要指标浓度大于枯水期,下游断面则是枯水期各主要指标浓度大于洪水期;监测断面各指标非点源污染负荷占总负荷的比例为44.22%~96.17%,平均为76.99%;从上游往下游,非点源污染物负荷占总负荷的比例在减小;各断面年污染负荷基本上是以洪水期负荷为主,洪水期污染负荷则以非点源污染负荷为主;河口断面污染物年总负荷中,58.74%的TN、67.22%的TP和65.45%的COD来源于非点源污染。非点源污染在流溪河水体污染中占较大比重,对水质影响不容忽视。

关键词：流溪河非点源污染监测负荷估算水文分割法

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辽河上游面源污染负荷估算及评价

辽河上游面源污染负荷估算及评价

作者：齐星宇辽宁大学

学位级别：硕士

辽河上游是重要的农业基地,其水质状况的好坏不仅对流域内农业生产产生直接影响而且严重威胁着流域内的水环境安全。近年来,随着对辽河流域的不断治理,其水环境污染恶化趋势得到了有效控制,但面源污染对水环境污染构成的威胁却在进一步... 详细信息

辽河上游是重要的农业基地,其水质状况的好坏不仅对流域内农业生产产生直接影响而且严重威胁着流域内的水环境安全。近年来,随着对辽河流域的不断治理,其水环境污染恶化趋势得到了有效控制,但面源污染对水环境污染构成的威胁却在进一步增加。本文以辽河上游为研究区,针对流域的气候、地域特征和水环境特性,通过实地调研对研究区面源污染特征进行分析,采用系数法估算流域内COD、TP、NH-N等指标的污染负荷;并构建辽河上游污染负荷评价模型——ArcSWAT模型。通过利用该模型模拟研究区面源污染状况来分析农村面源污染扩散时空动态变化过程;其次,利用SWAT-CUP确定模型参数并适当加以调整,以提高模拟和预测的准确性,实现氮、磷等面源污染指标的浓度模拟,并以一定时间步长预测面源污染的变化趋势,从而有效降低研究区域内污染物的总排放量,改善其水环境质量。通过对辽河上游面源污染负荷进行估算,我们可以看出,辽河上游流经11个地区的COD、TP和NH-N每年贡献率分别为72.92%、6.74%、20.34%。流域内畜禽养殖、生活污水及种植业的各污染物排放量均对辽河上游造成很大的压力,其中畜禽养殖和种植业污染物的排放量占比较大,分别为36.51%、54.77%。运用SWAT模型对辽河上游面源污染模拟和预测的结果显示,2016年辽河上游泥沙负荷相对较少,而流域的东南部,由于坡度较陡,更易产生泥沙侵蚀,产沙量较大;面源污染总氮负荷较高的地区是开原、铁岭及通江口等地区,泥沙与总氮、总磷的线性关系的R值分别为0.55、0.84,总磷负荷的空间分布与泥沙分布较为相似。根据土地利用格局和SWAT模拟结果分析辽河上游面源污染负荷情况,我们从中看出,从开原至铁岭经济开发区、通江口的总氮负荷较高,这是由于土地利用类型发生转变,人类活动频繁造成的,由此说明总氮的分布与农田分布密切相关。其次,降雨的多少对总磷的负荷有显著影响。由此可以得出结论,污染物的迁移过程不仅受到水文和侵蚀条件的影响,而且与土壤中污染物的理化形态和分布等密切相关。

关键词：辽河上游面源污染排污特征负荷估算 SWAT模型